APPRENDRE ET COMPRENDRE : LE MONDE VIVANT

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APPRENDRE ET COMPRENDRE : LE MONDE VIVANT

GHARBI Ambrine/ HOUDARD Camille/ PERE Valentine/ PLANQUE Elsa / OSMANOVIC Léa

Professeur SAITOUT

LILI HENRI FLORA GASTON

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SOMMAIRE

CHAPITRE 1 : LES DIFFERENTS TYPES DE CELLULES EUCARYOTES page 4

Introduction pages 5-7 Cellule protiste pages 8-9 Cellule animale pages 10 Cellule végétale pages 11-12 Cellule mycètes page 13 Pour conclure page 14

CHAPITRE 2 : LES CELLULES EUCARYOTES ET LEUR ENVIRONNEMENT page 15

Introduction page 16 TP d’une pomme de terre page 17 TP d’un oignon pages 18-20 Interprétations pages 21-22 Pour conclure page 23

CHAPITRE 3 : LES CELLULES EUCARYOTES ET LEUR CYCLE DE REPRODUCTION page 24

Introduction page 25 Mitose pages 26-27 Méiose pages 28-30 Pour aller plus loin : Mort cellulaire page 31 Pour conclure page 32

Bibliographie page 33

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Mais Professeur SAITOUT c'est

quoi une cellule ?

Tu dis n’importe quoi Kévin ! les cellules ça ne

transpire pas…

Oh Paul ! Tu ne sais pas quoi ? Hier au sport mes cellules

elles ont beaucoup transpirées !!!

Moi je n’aime pas les

cellules….

Eh bien les enfants, pour répondre à votre question, j’ai fait appel à quelques amies cellules qui seront mieux que moi vous expliquer ce qu’elles sont. Mais tout d’abord nous pouvons observer quelques cellules au microscope optique. En effet elles sont si petites qu’elles sont impossibles à voir à l’œil nu. Les cellules sont si petites que des centaines pourraient tenir sur une tête d’épingle.

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Cellule protiste Cellules de rein de souris

Cellules de tige de courge Cellule de Truffe

N°2

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Voilà quatre différentes observations de cellule. Nous pouvons voir que les cellules sont de toutes petites unités vivantes. En effet, pour les distinguer il

faut utiliser un microscope qui grossit 400 ou 1000 fois la réalité. On peut donc observer que les cellules sont des petits compartiments.

Oui ce n’est pas faux, elles ne se ressemblent pas, ce doit donc être des cellules de familles différentes. Toutefois ces cellules ont un point commun, on peut

observer qu'elles possèdent des structures en commun, notamment un noyau. Ce sont toutes les quatre des cellules EUCARYOTES. Il existe un autre type de

cellules qui elles ne comportent pas de noyau (les cellules PROCARYOTES) mais elles ne feront pas l’objet de nos observations aujourd’hui. Intéressons-

nous de plus près à ces cellules. Voulez-vous faire connaissance avec l'une d'entre elles ?

Avant cela, nous pouvons noter que toutes les lames, sauf la n°1, sont composées d'un « assemblage » de cellules quasiment identiques et reliées

entre elles. Ces cellules travaillent et vivent ensemble. Elles font donc partie d'un organisme que l’on appelle : organisme pluricellulaire.

La lame n°1 quant à elle est composée de deux cellules identiques mais qui ne fonctionnent pas ensemble. Ici ces deux cellules communiquent entre elles

juste avant de se séparer et vivre seules. C'est comme quand ton papa croise ton voisin, il lui dit bonjour, lui donne quelques informations sur sa journée et

après hop il s'en va. Ce premier type de cellule est un organisme unicellulaire.

Mais Professeur, elles ne se ressemblent pas du tout toutes

ces cellules !

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Non pas du tout ! Cela me sert à me déplacer en nageant et à me nourrir. J'en possède une centaine. Ainsi je suis organisme unicellulaire, j'appartiens au règne des eucaryotes et possède des cils à ma surface. Pour votre culture générale, je suis une cellule protiste et je fais partie de l'embranchement des ciliés : la famille des protistes ayant des cils. Il existe plein d’autres cellules telles que moi qui ont toutes des caractéristiques différentes. Vous pouvez aussi voir sur cette observation que je ne suis pas seule. Je suis en conjugaison avec une autre copine cellule.

Membrane Plasmique Cytoplasme Noyau

Cils

Bonjour les enfants ! Je m’appelle Lili et je suis

une Paramécie !

Alors moi je suis une cellule. Mais une cellule particulière. Je possède les éléments « de base » des cellules mais j'ai un petit plus. Comme on peut l'observer sur ce dessin d'observation, j'ai des cils à la surface de ma membrane plasmique.

Mais Lili ? A quoi te servent ces cils ? C’est pour avoir des jolis yeux ?

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Membrane Plasmique Cytoplasme Noyau

Bonjour les copains, moi c’est Henri et je

suis une cellule animale !

Je suis aussi une cellule eucaryote. Je fonctionne avec d'autres cellules, j’appartiens donc, contrairement à LILI, à un organisme pluricellulaire. Je mesure environ 10µm. Tel que vous me voyez sur l'image je suis une cellule de rein de souris !

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Nous observons un arrangement de cellules aux formes rectilignes au microscope. Et les enfants ! Vous savez quel type de cellules à la caractéristique d'avoir une telle forme ? Les cellules végétales bien entendu ! En effet la plupart d'entre nous possédons une paroi extracellulaire en plus de notre membrane plasmique, qui nous donne un aspect rigide et rectiligne. Comme vous pouvez aussi l’observer, nous avons eu besoin d’un moins fort grossissement pour pouvoir contempler la compartimentation de ma copine la tige de courge. Cela prouve que nous avons une taille plus importante que les autres cellules (d’environ 100µm)

Membrane Plasmique Cytoplasme Noyau

Bonjour les enfants ! Je

m’appelle Flora et je suis une cellule

végétale !

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Membrane Plasmique Cytoplasme Noyau

Alors moi, je suis toujours un eucaryote. Je fonctionne avec d'autres cellules, j’appartiens donc à un organisme pluricellulaire mais je suis encore plus petit qu'une cellule animale. Ainsi je suis une cellule de champignon, le dernier grand type des cellules eucaryotes.

Bonjour à tous, je suis Gaston la cellule des

champignons (mycètes)

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POUR CONCLURE

Les différents types de cellules eucaryotes

Les cellules sont la base de la vie sur terre. Elles vivent seules ou bien composent les tissus des êtres vivants.

Divers types de cellules existent divisés selon l'ancien modèle entre les eucaryotes et procaryotes, puis en sous-divisions.

Cela différencie les cellules animales des végétales champignons ou protozoaires. Les organismes procaryotes possèdent aussi de nombreuses

sous-divisions même si elles ne sont pas abordées dans ce tome en particulier**.

Cependant malgré des différences notables, la totalité des cellules

eucaryotes comportent toutes une MEMBRANE PLASMIQUE, un CYTOPLASME et un NOYAU. Et vivent dans un environnement plutôt

semblable. Et chacune doit vivre selon celui-ci. Mais nous pouvons nous demander :

Comment les cellules évoluent-elles réellement dans leur environnement ? Et

quelles interactions ont-elles avec celui-ci ?

**Pour les organismes procaryotes voir : « Apprendre et comprendre : le monde vivant ; édition n°2 (sortie prévue en : 2 décembre 2019) »

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Moi je pense qu’elles vivent dans

l’air, comme les humains.

Mais une cellule ça ne respire pas !

Elles vivent dans l’eau, comme les

poissons !

Mais n’importe quoi ! Comment

elles feraient pour respirer et

manger ?

Si, elles respirent mais elles ne mangent pas…

Elles n’ont même pas de bouche.

Peut-être qu’elles vivent dans la

forêt, ou dans la savane comme les

lions !

Savez-vous dans quel environnement

vivent les cellules les enfants ?

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Alors les enfants vous avez tous un peu raison, en effet, les cellules vivent dans un milieu aqueux, c'est-à-dire dans de l’eau, mais elles parviennent également à se nourrir et à respirer. Prenons un exemple concret. Munissez-vous d’une pomme de terre, de gros sel, d’eau de mer et d’eau distillée. Puis, coupez la pomme de terre pour avoir une face lisse et posez la dans un fond d’eau. Ensuite, creusez trois puits de l’autre côté de la pomme de terre. Dans le premier, déposez du gros sel, dans le second, injectez de l’eau de mer et dans le dernier, de l’eau distillée. Après deux heures de repos, nous allons constater que le trou contenant le gros sel était plein d’eau, celui contenant l’eau distillée s’est vidé et le dernier n’a pas été modifié, ou presque. Cela nous permet d’affirmer qu’il y a bien un phénomène d’échange entre les cellules de la pomme de terre et leur environnement.

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Mais Professeur, comment on peut être

sûr que c’est bien entre la cellule et son environnement qu’il y a des échanges et que les puits ne se sont pas

juste vidés car ils étaient au soleil ?

Nous allons faire une seconde expérience pour nous en assurer, qu’en pensez-vous ? Dans ce cas-là, nous avons besoin d’un oignon les enfants ! Qui peut aller m’en chercher un s’il vous plait ?

Je m’en charge Professeur ! J’adore

les expériences !

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Plasmolyse et Turgescence des cellules d’épiderme d’oignon rouge

Calcul utilisé :

Cm/Vf= Cf/Vm Cm x Vm= Cf x Vf

Pour la 1e solution (0 mol/L) : 5mL d’eau

Pour la 2e solution (0,2 mol/L) : Vm=0,2 x

5 /1=

1ml de saccharose et 4 ml d’eau

Pour la 3e solution (0,4 mol/L) : Vm= 0,4

x 5/ 1= 2ml de saccharose et 3 ml

d’eau

Pour la 4e solution (0,6 mol/L) : Vm= 0,6

x 5 /1= 3mL de saccharose et 2 ml d’eau

Pour la 5e solution (0,8 mol/L) : Vm= 0,8

x 5/1= 4ml de saccharose et 1 ml d’eau

Très bien, alors maintenant que nous avons l’oignon, nous allons prélever six morceaux d’épiderme d’oignon à l’aide d’une pince puis placer chaque morceau dans un bécher de 5mL. Ensuite, nous allons prendre la solution de saccharose dont nous disposons et, par dilution dans de l’eau, on va en tirer 5 nouvelles solutions. Avec ces solutions, dont je vais donner les concentrations, on déterminera si l’épiderme d’oignon effectue des échanges avec son environnement ou non. Voici les concentrations des 5 nouvelles solutions que je trouve après avoir fait mon calcul :

Maintenant que vous avez réalisé ces solutions et qu’elles ont reposées 30min avec l’épiderme d’oignon, nous allons observer les résultats au microscope optique (x40). Afin de réaliser cette manipulation, il faut déposer sur la lame une goutte de la solution de saccharose dans laquelle est plongé l’épiderme. On peut alors effectuer 5 observations microscopiques.

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1ère analyse 2éme analyse 3 et 4émes analyses 5ème analyse

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Oui ! Bien vu ! C’est pour cela que je ne mets que 4 photos devant vous. Avec ces résultats, nous pouvons dire que les solutions 1 et 2 sont des solutions hypertoniques (c’est-à-dire qu’elles contiennent une faible quantité de soluté. Pour la solution 1 elle est nulle). Nous aurions donc dû constater sur les photos 1 et 2 une plasmolyse, c'est-à-dire une sortie d’eau dans la cellule. Les solutions 3 et 4, quant-à-elles, sont des solutions isotoniques (elles contiennent des concentrations à peu près égales de solutés) Enfin, la solution 5 est une solution hypotonique (c’est une solution ayant une forte concentration en soluté), nous aurions donc dû voir une turgescence de la cellule d’épiderme de l’oignon.

En effet, cela prouve que la membrane plasmique des cellules est hémiperméable, c'est-à-dire qu’elle laisse passer l’eau mais pas les autres composés. Cette dernière se déplace du milieu le plus concentré vers le milieu le moins concentré en eau, comme nous avons pu le démontrer à travers les expériences de la pomme de terre ou encore de l’oignon. En effet, pour la pomme de terre, nous avons vu qu’après deux heures de repos, le trou contenant le gros sel était plein d’eau, celui contenant l’eau distillée s’était vidé et le dernier n’a pas été modifié, ou presque. Comment est-ce possible vous allez me demander ? En ce qui concerne le trou contenant le gros sel, il s’est rempli d’eau car l’eau des cellules est sortie afin d’équilibrer les concentrations en sel. Le trou était beaucoup plus concentré en sel que l’intérieur des cellules, de même, il était moins concentré en eau, d’où cet équilibrage des concentrations et cette apparition d’eau dans ce dernier. Ensuite, le second trou (celui rempli d’eau distillée) s’est vidé afin de pouvoir équilibrer les concentrations en eau et en sels, dans, et hors des cellules.

Oh ! Regardez Professeur, les solutions 3 et4 donnent

le même résultat.

Mais pourquoi on ne le voit pas sur les photos ?

Car vous avez dû faire une erreur dans votre manipulation les enfants, ce n’est pas grave, ne vous inquiétez pas.

Au moins on a pu voir qu’il y avait bien des échanges entre la cellule et son environnement.

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Les composants tissulaires ? C’est quoi ça Professeur SAITOUT ?

L’intérieur d’une cellule est beaucoup plus concentré en sels que le trou contenant l’eau distillée. Cette dernière a donc migré dans la cellule afin d’y combler le manque d’eau et de palier au surplus de sels. Enfin, la quantité d’eau salée dans le dernier trou n’a presque pas évoluée. Cela est dû à un manque de déséquilibre entre l’extérieur et l’intérieur des cellules. Les concentrations, étant quasi identiques, le milieu est isotonique et aucun équilibrage n’est nécessaire.

Oui c’est ça, les concentrations en eau et en solutés ont été équilibrées dans l’oignon grâce aux échanges entre la cellule et son environnement et donc grâce aux membranes hémiperméables. C’est ce qu’on appelle le phénomène de l’osmose. Donc Kévin avait raison lorsqu’il a dit que les cellules vivaient dans l’eau, mais attention toutefois, certaines membranes plasmiques interagissent avec leur environnement aqueux mais aussi avec les composants tissulaires. Tout d’abord, l’adjectif tissulaire vient du mot tissu, ce qui correspond à un ensemble de cellules qui s’associent entre elles. Plusieurs tissus associés entre eux peuvent aussi former des organes. Malheureusement, je n’ai pas de manipulations à vous faire faire là-dessus mais je peux vous en parler un peu tout de même. Tout d’abord, ce qu’il faut savoir, c’est que, chez les animaux, il y a deux grands types de tissus : les tissus de connexion qui sont composés de peu de cellules et de beaucoup de matrice extracellulaire (comme les os, les tendons, ou les tissus conjonctifs). Mais aussi les tissus épithéliaux qui sont, à l’inverse, composés de beaucoup de cellules et de peu de matrice extracellulaire (comme la peau par exemple). Chez les végétaux, la matrice extracellulaire est appelée « paroi cellulaire ». Elle entoure les cellules et sa composition change en fonction du tissu considéré.

Waw ! Et donc c’est le même principe pour l’oignon c’est ça ?

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POUR CONCLURE

Les cellules et leur environnement.

Grâce aux deux expériences précédentes nous avons pu voir que les cellules effectuent des échanges avec leur environnement aqueux grâce à leur

membrane hémiperméable.

Ces échanges permettent la régulation des concentrations entre l’intérieur et l’extérieur de la cellule. Cette régulation s’appelle l’osmose.

En outre, on sait aussi qu’elles peuvent interagir avec les tissus dans

lesquelles elles vivent, notamment en ce qui concerne les cellules animales et végétales.

A retenir !

* Plasmolyse = Une plasmolyse correspond à une sortie d’eau de la cellule car le milieu extérieur est hypertonique (milieu très

concentré en soluté, donc peu concentré en eau).

* Turgescence = La turgescence correspond à la pénétration d'eau à l'intérieur d’une cellule, lorsqu'elle est plongée dans un milieu

moins concentré en soluté, donc plus concentré en eau (hypotonique).

* Osmose = équilibrage des concentrations entre l’intérieur et

l’extérieur de la cellule.

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La comparaison avec l’espèce humaine n’est pas la mieux adaptée pour décrire le cycle de vie d’une cellule les enfants. Mais la question est très intéressante. Nous allons donc nous y attarder un moment. Nous allons pour cela observer des cellules dans les différentes étapes de leur vie. Ces différentes étapes constituent le cycle cellulaire. A vos microscopes les enfants ! Et dessinez-moi ce que vous observez.

Professeur ? Je me posais une question… Du coup est- ce

que les cellules elles sont un peu comme nous ? Elles grandissent ? Et est-ce

qu’elles peuvent avoir des bébés ?

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Professeur c’est étrange, si on regarde de très près on se rend

compte que ce qu’il y a à l’intérieur des cellules change ! Mais je ne

comprends pas trop comment cela fonctionne. Pouvez-vous nous

expliquer ?

Oui ! Vous avez vu juste. En effet il faut remettre tout ça dans l’ordre et vous verrez, cela vous semblera bien plus facile ! Tout d’abord notez bien que la phase de la cellule que vous apercevez la plupart du temps est

l’interphase. Vous ne voyez pas clairement les chromosomes car l’ADN contenu dans le noyau est

décondensé

Les autres étapes sont décrites dans le schéma bilan de la page suivante. Ces étapes sont celles de la MITOSE.

La Mitose Professeur ? C’est comme ça que l’on appelle un cycle cellulaire ?

Oui tout à fait ! Pour être en peu plus précis, la mitose désigne les événements chromosomiques de la division cellulaire des eucaryotes. Il s'agit d'une duplication non sexuée/asexuée. Et à l'issue de cette duplication, la première cellule (cellule mère) s'est divisée en deux cellules filles identiques entre elles et identique à la cellule qui leur a donnée naissance.

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Et donc toutes toutes toutes les cellules eucaryotes

naissent comme ça Professeur ? Mais du coup

quand un bébé né, sa toute première cellule elle est

fabriquée comment ?

Non pas exactement Il existe des alternances à cette division selon les espèces, mais pour ce qui concerne les cellules animales et végétales somatiques (autres que les cellules sexuelles), la division est la mitose. En parlant de cellules sexuelles, vous avez touché un point important ! En effet il existe un deuxième type de division des cellules qui ne touchent que des types de cellules particulières : les gamètes. Vous allez me demander « Mais que sont donc les gamètes ? » Eh bien il s’agit tout simplement des cellules sexuelles des espèces. Comme par exemple les ovules et les spermatozoïdes pour les espèces animales, ou encore le pistil et le pollen chez les plantes…

D’accord ! On va observer ce type de division au microscope aussi alors professeur ? Et comment cela s’appelle ? Comment cela fonctionne ?

Oui on peut aussi l’observer au microscope, cependant nous n’avons pas beaucoup de matériel à disposition, et ayant fait cette expérience auparavant avec les lames que nous possédons, je n’ai malheureusement pas observé de résultats très clairs. Mais pas d’inquiétude les enfants ! Je vais vous expliquer ce phénomène avec des schémas. Par ailleurs, ce type de division particulier s’appelle la MEIOSE.

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Professeur, il y a encore quelque chose que je ne comprends pas.

Qu’est ce que c’est que ces petites croix rouges et bleues dans les

schémas d’avant ?

Il s’agit des chromosomes mon grand. Un chromosome est un élément microscopique constitué de molécules d'ADN et de protéines, les histones et les protéines non-histones. Il porte les gènes, supports de l'information génétique, transmis des cellules mères aux cellules filles lors des divisions cellulaires. C’est en gros la recette de cuisine de la mère qui va être transmise à ses filles pour qu’elles reproduisent la même chose. Vous comprenez les enfants ?

Oui ! C’est plus clair comme cela ! Merci professeur ! Et au fait. Ça meurt un jour les cellules professeur ?

Il y a une duplication en interphase par réplication de l’ADN, chaque chromosome (décondensé) à une Chromatide est fidèlement recopié en deux chromatides jumelles. La quantité d’ADN a doublé, les 2n Chromosomes sont à 2 chromatides. Lors de la 1ère division de la méiose, les chromosomes homologues appariés en prophase 1 (P1) se positionnent à l’équateur de la cellule en métaphase 1 (M1) puis se séparent en anaphase 1. La cellule se coupe en 2 en télophase 1 (T1) en 2 cellules haploïdes (n chromosomes à 2 chromatides) Et lors de la 2ième division de la méiose, les chromosomes se positionnent à l’équateur en métaphase 2 (M2) puis les chromatides de chaque chromosome se séparent en anaphase 2. Chaque cellule se coupe en 2 en télophase 2 (T2) en 4 cellules haploïdes (n chromosomes à 1 chromatide) La méiose est donc une succession de 2 divisions précédée d’une seule duplication. La fécondation en assurant la fusion des noyaux des 2 gamètes haploïdes rétablie la diploïdie. Méiose et fécondation assurent la mise en place de l’alternance des phases haploïde et diploïde qui assurent le maintien du caryotype d’une génération à la suivante et donc le maintien des caractéristiques de l’espèce.

Bien sur les enfants. Je n’ai malheureusement pas prévu d’expérience pour vous montrer les phénomènes de mort cellulaire. Cependant c’est intéressant de vous en parler un peu.

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POUR ALLER PLUS LOIN

La mort cellulaire est un processus qui affecte toutes les cellules eucaryotes et organismes

pluricellulaire présent sur terre. L’apoptose est également appelée « mort cellulaire programmée ». En d’autres termes, c’est la cellule qui détermine elle-même quand et comment elle doit être éliminée, en fonction des signaux déclencheurs qu’elle reçoit de l’intérieur et de l’extérieur. La nécrose se produit quand la cellule reçoit, ou subit une agression structurale ou chimique dont elle ne peut pas se remettre. Globalement la cellule se désagrège et est digérée par des produits qu’elle produit elle-même (des enzymes).

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POUR CONCLURE

La division cellulaire est à la base du fonctionnement et de la reproduction du vivant. On en distingue deux types : la mitose et la méiose.

La mitose correspond à une seule division cellulaire « asexuée » des cellules somatiques (presque toutes les cellules de l’organisme), et assure le clonage de deux cellules filles

par rapport à une cellule mère, qui seront identiques, et hériteront exactement du même patrimoine génétique, en effet ces deux cellules filles auront chacune un

caryotype identique (même chromosomes) et un génotype identique (même allèles) à celui de la cellule mère.

La méiose correspond à deux divisions cellulaires successives « sexuées » n’affectant que

les cellules germinales ; en partant d’une cellule diploïde (chromosomes présents par paires), la méiose permet d’aboutir à la formation de quatre gamètes (cellules sexuelles, spermatozoïdes ou ovocytes) haploïdes (un seul exemplaire des chromosomes). Puis, au

cours de la fécondation, deux gamètes (chacun issu de la méiose, chez le mâle et la femelle) se réunissent pour former un zygote, dans lequel la diploïdie sera rétablie.

Pour la mitose, il y a une séparation des 2 chromatides de chaque chromosome, qui

migrent vers les pôles cellulaires durant l’anaphase ; tandis que pour la méiose, il y a une séparation des chromosomes, qui migrent vers les pôles cellulaires durant la première

anaphase.

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BIBLIOGRAPHIE

Le cycle cellulaire : (MEIOSE/MITOSE) :

- Cours de Madame OTHALO-MAGNE

- https://www.ebiologie.fr/cours/s/24/le-cycle-cellulaire/

TP OGNION/Pomme de Terre :

- PDF Moodle

La cellule et son environnement :

- Cours de Madame Orthalo-Magne

- -https://www.futura-

sciences.com/planete/dossiers/botanique-algues-

surprenants-vegetaux-aquatiques-523/page/4/

- https://www.universalis.fr/encyclopedie/plasmolyse/

- http://uel.unisciel.fr/biologie/module1/module1_ch03/co/

apprendre_ch3_09.html

La MORT cellulaire :

- https://www.ebiologie.fr/cours/s/13/l-apoptose-une-

mort-cellulaire-programmee

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APPRENDRE ET COMPRENDRE : LE MONDE VIVANT

Il y a des milliards d’années, la vie est née grâce à l’assemblage de cellules qui ont formé les êtres vivants. A travers ce livre Monsieur SAITOUT sera le

professeur et vous expliquera le fonctionnement de la cellule. Toute la vie de la cellule y sera explorée : sa nourriture, son moyen de déplacement, les

interactions avec le monde extérieur jusqu’à sa mort…

Professeur SAITOUT

LILI HENRI FLORA GASTON